陳金來

（廈門瑞爾特衛(wèi)浴科技股份有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

液壓驅動排水閥時通過活塞替代傳統(tǒng)按鍵的裝置，液壓缸進水腔進水時壓力增大，活塞驅動排水機構進行排水，進水腔停止進水時，為保證排水閥的穩(wěn)定和排水靈敏度，液壓缸進水腔內的儲水需要快速排出，使活塞快速復位。然而現(xiàn)有的液壓驅動排水閥，其泄水機構無法可靠且快速地實現(xiàn)泄水，導致排水閥排量不穩(wěn)定，受高低水壓影響大，且排水靈敏度低，大截面面積的水箱無法實現(xiàn)小排量排水。

1 液壓缸介紹

（1）液壓缸是將液壓能轉變?yōu)闄C械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應用[1]。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應用場合而定，其他裝置則必不可少。（2）液壓缸的結構形式多種多樣，其分類方法也有多種：按運動方式可分為直線往復運動式和回轉擺動式；按受液壓力作用情況可分為單作用式、雙作用式；按結構形式可分為活塞式、柱塞式、多級伸縮套筒式，齒輪齒條式等；按安裝形式可分為拉桿、耳環(huán)、底腳、鉸軸等；按壓力等級可分為16MPa、25MPa、31.5MPa等。（3）單作用單活塞式液壓缸采用單向單組進液，優(yōu)點是結構緊湊，液壓流道分布簡單，適合安裝空間小的裝置使用。單作用式液壓缸應用于馬桶排水閥往往需要開設一處泄壓口用于液壓缸泄壓。雙作用式液壓缸雖可以快速令液壓缸活塞回位，但需要有兩組單獨的進液控制，不利于應用于馬桶水箱這種狹小空間。利用液壓缸驅動排水閥時通過活塞替代傳統(tǒng)按鍵，液壓缸進水腔進水時壓力增大，活塞驅動排水機構進行排水，進水腔停止進水時，為保證排水閥的穩(wěn)定和排水靈敏度，液壓缸進水腔內的儲水需要快速排出，使活塞快速復位。然而現(xiàn)有的液壓驅動排水閥，其泄水機構無法穩(wěn)定且快速地實現(xiàn)泄水，導致排水閥排量不穩(wěn)定，受高低水壓影響大，且排水靈敏度低，大截面面積的水箱無法實現(xiàn)小排量排水[2]。

為解決以上單作用活塞式液壓缸無法穩(wěn)定且快速泄壓，雙組進液控制結構復雜和風險增加的問題，我們專門設計了一種利用單組進液控制，實現(xiàn)快速、穩(wěn)定泄壓，活塞桿快速復位的快速泄壓結構。

2 液壓缸快速泄水機構的結構說明

裝有該泄水機構的液壓排水閥包括以下幾項組成：①泄水機構，它包括本體和活動裝接在本體的活動件，本體設有進水口、出水口和泄水口，活動件在水壓作用下在第一位置和第二位置之間活動，活動件位于第一位置時活動件關閉泄水口且進水口與出水口相接通，活動件位于第二位置時出水口與泄水口相接通。②泄水機構的液壓缸結構，包括缸體、活動裝接在缸體的活塞和所屬的泄水機構，活塞將缸體內部分為第一腔體和第二腔體，本體之出水口與第一腔體或第二腔體相接通。③液壓缸的液壓排水閥，包括設有排水口的閥體、活動裝接在閥體且能密封或打開排水口的啟動組件和裝接在閥體的液壓缸結構，活塞傳動連接啟動組件[3]。

當水流進入本體后，在水壓作用下活動件移動至第一位置，此時活動件密封泄水口且進水口與出水口相接通，水從出水口流出進入液壓缸之其中一腔體內，并帶動活塞活動以使啟動組件打開排水口進行排水；當水流停止，水壓消失，活動件從第一位置移動至第二位置，出水口與泄水口相接通，液壓缸內的水從出水口流出并進入泄水口再從泄水口排出。該泄水機構結構簡單，可靠性強，能快速將液壓缸內的水從泄水口排出，排水靈敏度提高，且適合大截面的水箱實現(xiàn)小排量排水的情況。

3 液壓缸快速泄水機構的實施方式

（1）馬桶沖水時：可通過電子控制端發(fā)出命令開啟電磁閥，或通過手動按鍵開啟，控制開啟位于泄水機構的泄壓孔。始終保持泄壓孔為打開狀態(tài)，水流經通流孔進入背壓腔，再經泄壓孔流出，背壓腔內的壓強遠小于進水通道壓強，此時第一密封件向上移動，又因第一密封件所受向上水壓面積大于第二密封件所受向下水壓面積，故第一密封件所受向上的壓力大于第二密封件所受向下的壓力，則可保證第一密封件移動并離開進水口，又因為第一密封件的移動帶動導桿的移動，進而帶動第二密封件密封泄水口，進水通道的水從進水口流至出水口并從出水口流出本體[4]。

流出本體的水再流入液壓缸的第一腔體內，帶動活塞向下移動，活塞桿下壓帶動排水啟動組件打開排水口，排水閥實現(xiàn)排水。具體如下圖1所示。

圖1 液壓缸示意圖

（2）馬桶沖水完畢時，可通過電子控制端發(fā)出命令關閉電磁閥，或通過手動按鍵關閉，當泄壓孔關閉時，水流經通流孔進入背壓腔，背壓腔與進水通道水壓一致，由于第一密封件與背壓腔接觸的一面受到的水壓面積大于其與進水通道接觸的一面受到的水壓面積，故第一密封件與背壓腔接觸的一面所受壓力大于其與進水通道接觸的一面所受壓力，此時第一密封件在其兩面所受壓力差的作用下移動并密封進水口，由于第一密封件的移動帶動導桿的移動，進而帶動第二密封件移動并打開泄水口，泄水口與出水口相接通。在預設于液壓腔體內的彈簧推動活塞反向運動，液壓缸內的水從出水口反向流進本體的水可從泄水口流出。在關閉液壓缸壓力源的同時打開液壓缸內液體的泄壓通道進行泄壓，做到泄水迅速，活塞復位迅速[5-6]。

（3）液壓缸快速泄水機構的重點要素：①活動件與端壁配合密封泄水口，穿過通水孔，在進水口與出水口間形成兩個開關控制點，結構簡單、緊湊、可靠，活動靈敏度高。②活動件包括導桿和分別裝接在導桿之二端部的第一密封件和第二密封件，第一密封件與第二密封件同時動作。第一密封件與進水口的壓力源配合，第二密封件與泄水口配合，使泄水過程與水流通斷緊密結合，提高泄水的靈敏度，實現(xiàn)快速切換，使得排水速度或者泄水速度均加快。③本體上設有進水通道和泄壓孔，第一密封件與本體之間形成背壓腔，該背壓腔與泄壓孔相連通利用供水的自身水壓使得泄水孔的打開和關閉更加可靠。

4 排水閥應用液壓缸快速泄水機構的優(yōu)勢

應用該泄水機構的液壓排水閥結構簡單，可靠性強，能快速將液壓缸內的水從泄水口排出，排水靈敏度提高。特別是現(xiàn)在陶瓷廠為了美觀將馬桶水箱越做越矮，此時馬桶截面積大，相同排水量的情況下排水高度大大降低。加上馬桶水效等級的實施，大量陶瓷廠都要求馬桶排量要達到一級水效。例如馬桶原來的水箱截面積與體積的關系是0.6L/cm，排量4.5L的排水高度是7.5cm，如果馬桶截面增大到0.8L/cm，排量減少到3L，排水高度是3.75cm。這就要求液壓排水閥的排水靈敏度，即泄壓速度需大大提高。否則活塞桿遲遲不復位，排水口無法關閉，排量將超標，達不到預期排量效果。因此應用該泄水機構的液壓排水閥特別適合大截面的水箱實現(xiàn)小排量排水的情況。

由于該液壓裝置利用了市政管道的水壓進行液壓驅動排水和泄水，實現(xiàn)了驅動力自由，解決了最大的能量來源問題。與電子結合時使用電磁閥作為原始的驅動力來源，能耗低。解決市場上有些排水閥利用潛水泵、電機等能耗高的方式作為驅動力驅動排水時需要接市電，或者需要頻繁更換電池的缺點。電磁閥的低能耗可實現(xiàn)普通AA干電池滿足家庭1年以上的使用需求，電池做到1年1換。即使是公共場所，按每天100次的沖水量也能使用10個月左右的時間，擺脫用電焦慮。早期國內衛(wèi)生間并不習慣在馬桶邊上裝一個插座，這就導致想要體驗高科技產品前需要先裝插座。這種液壓排水閥的應用解決了用電焦慮，想裝就裝，實現(xiàn)用電自由。同時應用該泄壓裝置的液壓排水閥還能設置手動應急按鍵，在電池沒電或者電子元件損壞的情況下應急使用。應急按鍵按壓力值輕，3N的按壓力便可沖水，老人小孩輕松操作。

5 液壓缸快速泄水機構的實際應用效果

該液壓缸快速泄水機構及應用該機構的排水閥是已量產的產品：D7000／D7020 自動感應沖水裝置，目前該產品結合電子電容等感應模塊可實現(xiàn)免接觸沖水，非傳統(tǒng)靠手動按壓按鈕，實現(xiàn)了馬桶免接觸沖水。傳統(tǒng)馬桶按鈕按壓力在20N左右，而該自動感應沖水裝置無按壓力的要求，揮一揮手即可實現(xiàn)馬桶自動沖水，適合老人和小孩等力量柔弱的人群使用。同時揮一揮手的免觸沖水方式還特別適合醫(yī)院、商場等公共場所，能有效防止細菌和病毒的接觸傳染。目前因新冠疫情需求，出貨量上升較多，目前每月的出貨量近1萬套，且上升趨勢明顯。

該裝置適配性強，可根據(jù)客戶需求進行定制。如使用紅外控制模塊可實現(xiàn)全自動沖水，即如廁完成離開，無需進行任何操作可全自動沖水。還可增加重力式感應開關，如廁完成后將馬桶蓋蓋上實現(xiàn)沖水。多種方式可滿足不同客戶的差別化需求。由于該裝置結構緊湊，采用進排水閥一體設計，安裝方便，沒有復雜的管道和線路里連接，也不需要在衛(wèi)生間增加插座，在DIY市場上得到終端客戶的垂愛，自己動手就能讓傳統(tǒng)馬桶搖身一變成高科技自動感應沖水馬桶，讓上馬桶也能成為一種樂趣。

6 結語

綜上所述，這是一種泄水機構及應用該機構的液壓缸結構和液壓排水閥，泄水機構包括本體和活動裝接在本體的活動件。該泄水機構結構簡單，可靠性強，將該泄水機構用于液壓缸中能快速將液壓缸中的存水排出，且進一步地將帶有該泄水機構的液壓缸用于液壓排水閥中，能實現(xiàn)排水閥的液壓驅動穩(wěn)定可靠，并極大地提高了排水靈敏度，且適合大截面的水箱實現(xiàn)小排量排水的情況。液壓缸與電子裝置的配合使用，使得傳統(tǒng)馬桶利用市政管道水壓能實現(xiàn)自動沖水。讓用戶體驗到高科技的同時還能解決老弱病殘以及公共場所的沖水難題。